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山崎さんの修士論文がCells Tissues Organsに掲載

山崎さんの修士論文がCells Tissues Organsに受諾されました。

気管軟骨、喉頭軟骨の形態形成について軟骨の発生段階を立体的に細かく示しました。頭尾方向の分化の同調性については、これまでの報告と異なっています。

  • Phase 2の最初の分化 は正中面ではなく、舌骨、甲状軟骨、輪状軟骨、気管軟骨ともに両外側に 一つずつあり、それぞれのタイムラインに従って分化し正中面で融合した。
  • 気管軟骨のPhase2 の分化は頭側で始まり、体軸に沿って短期間で伝播し、Phase 3 の分化が始まる前に同調する。
  • Phase 3 分化は正中で始まり、側方に伝播する。頭尾方向については、同調して分化し、差はない。
  • 気管気管支軟骨の数と分布は成人と同様である。
CS20 気管の縦断面;気管軟骨は頭尾方向でPhase 2の分化を示しており、同調している。

54. Yamazaki Y, Kanahashi T, Yamada S, Männer J, Takakuwa T. Three-dimensional analysis of human laryngeal and tracheobronchial cartilages during the late embryonic and early fetal period. Cells Tissues Organs, 2021 in press

Abstract

Laryngeal and tracheobronchial cartilages are present as unique U-shaped forms around the respiratory tract and contribute to the formation of rigid structures required for the airway. Certain discrepancies still exist concerning cartilage formation in humans. To visualize the accurate timeline of cartilage formation, tracheobronchial and laryngeal cartilages were 3D reconstructed based on serial tissue sections during the embryonic period (Carnegie stage [CS] 18–23) and early fetal period (crown rump length [CRL] = 35–45 mm). The developmental phases of the cartilage were estimated by histological studies, which were performed on the reconstructed tissue sections. The hyoid greater horns were recognizable at CS18 (phase 2). Fusion of 2 chondrification centers in the mid-sagittal region was observed at CS19 in the hyoid bone, at CS20 in the cricoid cartilage, and in the specimen with CRL 39 mm in the thyroid cartilage. Phase 3 differentiation was observed at the median part of the hyoid body at CS19, which was the earliest among all other laryngeal and tracheobronchial cartilages. Most of the laryngeal cartilages were in phase 3 differentiation at CS22 and in phase 4 differentiation at CS23. The U-shaped tracheobronchial cartilages with phase 2 differentiation covered the entire extrapulmonary region at CS20. Phase 3 differentiation started on the median section and propagates laterally at CS21. The tracheobronchial cartilages may form simultaneously during the embryonic period at CS22-23 and early fetal periods, similar to adults in number and distribution. The spatial propagation of the tracheal cartilage differentiation provided in the present study indicates that cartilage differentiation may have propagated differently on phase 2 and phase 3. This study demonstrates a comprehensible timeline of cartilage formation. Such detailed information of the timeline of cartilage formation would be useful to improve our understanding of the development and pathophysiology of congenital airway anomalies.

石川さんの研究がMIP(異分野)共同研究に採択されました

D2 石川さんの研究「膝関節内の靭帯の発生の遺伝学的な解析」メディカルイノベーション大学院プログラム (異分野)共同研究(R21.4.1-R23.3.31)に採択されました。

胎生期のラットを対象として、膝関節内に発生する靭帯の形態の時系列的変化を解析する。また、それに伴って靭帯組織中に発現する遺伝子を評価し、遺伝学的な側面からも靭帯の発生の時系列的変化を解析する。

寺島さんの修士論文がJ Anatに掲載

胚子期末大脳におけるプレサブプレートの3次元分布

寺島さんの修士論文がJ Anatomyに受諾されました。おめでとうございます。

  • 胎児期のみに出現し、大脳皮質の形成、自発活動の開始に関わる可能性のあるプレサブプレート(pSP)の形成について、連続組織画像を用いて立体的に視覚化し、定量化した。
  • PSPはCS21で大脳壁の中外側領域に存在し、この領域を中心とした拡大が観察され、胎児期の初期(CRL 39 mm)に大脳半球全体で観察した。
  • pSP-IZ の厚さは 3D で表示され、中外側領域で大きかった。CRL 64 mm)に、厚い領域は、島の原基の周りの外側、上部、および後部領域に拡大しました。
  • 層構造は、発達初期に厚くなるのではなく、薄く成長して広がった。

Terashima, M., Ishikawa A., Männer J., Yamada S.&Takakuwa T. (2021) Early development of the cortical layers in the human brain. Journal of Anatomy, 239, 1039–1049. https://doi.org/10.1111/joa.13488

Abstract

The cortical plate (CP) first appears at seven postconceptional weeks (pcw), when it splits the preexisting preplate into two layers, the marginal zone and the presubplate (pSP). Although three-dimensional (3D) analysis using fetal magnetic resonance imaging and two-dimensional tissue observations have been reported, there have been no studies analyzing the early development of the layer structure corresponding to the pSP stage in 3D. Here, we reconstructed 3-D models of the brain with a focus on the cortical layers in pSP stage. To achieve this, we digitized serial tissue sections of embryos between CS20 and CS23 from the Kyoto Collection (n = 7, approximately 7–8.5 pcw), and specimens at early fetal phase from the Blechschmidt Collection (n = 2, approximately 9.5–12 pcw, crown rump length [CRL] 39 and 64 mm). We observed tissue sections and 3D images and performed quantitative analysis of the thickness, surface area, and volume. Because the boundary between pSP and the intermediate zone (IZ) could not be distinguished in hematoxylin and eosin-stained sections, the two layers were analyzed together as a single layer in this study. The histology of the layers was observed from CS21 and became distinct at CS22. Subsequently, we observed the 3-D models; pSP-IZ was present in a midlateral region of the cerebral wall at CS21, and an expansion centered around this region was observed after CS22. We observed it over the entire cerebral hemisphere at early fetal phase (CRL 39 mm). The thickness of pSP-IZ was visible in 3D and was greater in the midlateral region. At the end of the pSP stage (CRL 64 mm), the thick region expanded to lateral, superior, and posterior regions around the primordium of the insula. While, the region near the basal ganglia was not included in the thickest 10% of the pSP-IZ area. Middle cerebral artery was found in the midlateral region of the cerebral wall, near the area where pSP-IZ was observed. Feature of layer structure growth was revealed by quantitative assessment as thickness, surface area, and volume. The maximum thickness value of pSP-IZ and CP increased significantly according to CRL, whereas the median value increased slightly. The layer structure appeared to grow and spread thin, rather than thickening during early development, which is characteristic during pSP stages. The surface area of the cerebral total tissue, CP, and pSP-IZ increased in proportion to the square of CRL. The surface area of CP and pSP-IZ approached that of the total tissue at the end of the pSP stage. Volume of each layer increased in proportion to the cube of CRL. pSP-IZ and CP constituted over 50% of the total tissue in volume at the end of the pSP stages. We could visualize the growth of pSP-IZ in 3D and quantify it during pSP stage. Our approach allowed us to observe the process of rapid expansion of pSP-IZ from the midlateral regions of the cerebral wall, which subsequently becomes the insula.

第61回日本先天異常学会で発表

第61回日本先天異常学会で発表しました。(2021.08.7-8, 東京, on line開催)

拡散テンソルイメージングを応用したヒト胎児の横隔膜形成過程の解析; 金橋 徹、今井宏彦、大谷浩、高桑徹也

ヒト胚子期における気管支樹のvariationの検討;藤井 瀬菜、村中太河、松林潤、山田重人、米山明男、高桑徹也

藤井さんが学会奨励賞を受賞いたしました。おめでとうございます。

受賞講演要旨

  • 【背景・目的】多くの成人肺の解剖学的研究が、区域気管支の分岐構造に関するvariationを報告している。この形態学的差異が生じる時期は明らかでない。本研究は、ヒト胚子の気管支樹の形態変化を観察し、気管支のvariationが生じる時期を検討した。
  • 【対象・方法】京都コレクション保有のカーネギーステージ(CS)15~23のヒト胚子標本計48体を対象とした。全個体の位相 CT 画像を取得し、画像処理ソフトウェア Amira を用いて気管支樹を抽出し立体像を作成した。
  • 【結果】CS15~23 において、気管と葉気管支の形態に個体差は認めなかった。葉気管支はCS15, 16にて形成されていた。左右の一次気管支芽上の対称な位置に右中葉と左上葉を形成している個体と、さらに右上葉を形成している個体を認めた。区域気管支と亜区域気管支は、CS17~19 にかけて形成が進んでおり、同一ステージの個体間にて形成の程度にばらつきが生じていた。CS20~23の気管支樹における区域気管支の形態として、左右の上葉においてそれぞれ4種類、右中葉と左右下葉ではそれぞれ2種類の計14種を同定した。
  • 【考察】観察した全個体にて、気管と葉気管支は成人の気管支樹と同様の構造を示した。この結果は、葉気管支までは個体に関わらず典型的な構造を形成することを示唆している。CS15~19の気管支樹の観察から、葉気管支は一定の順序で形成される可能性があること、区域気管支の形成速度には個体差があることが明らかになった。さらに、CS20~23で同定した区域気管支の形態は、成人の気管支においても同様の形態が報告されていた。この結果は、成人の気管支樹の形態のvariationが胚子期において決定し、生涯にわたって継続する可能性を示唆している。本研究は医の倫理委員会で承認されている。(R0316)

ヒト胎児期初期の脳の形態形成についての論文がJ Anatに掲載されました

ヒト胎児期初期の脳の形態形成についての論文がJ Anatomyに掲載されました。5年以上かけて、ようやくまとめることができました。

  • 高解像度MRIを用いて胎児期初期の(受胎後 9 ~ 13 週) の脳の形態計測学的分析を行った。
  • 脳梁の出現(CRL62mm), 皮質内側の脳溝の出現(CRL114mm),
  • 小脳半球、後外側裂溝、小脳半分の結合、虫部の形成(CRL43.5mm), 一次裂溝の出(CRL56mm), 錐体前裂(CRL75mm), 
  • 大脳側面における大脳の比率 (長さ/高さ) と基準線に対する大脳の角度は、大脳の成長と C 字型の形成を反映している可能性がある。
  • これらの所見は、胎児期初期を細分化するための候補となる可能性がある。

52. Takakuwa T, Shiraishi N, Terashima M,Yamanaka M, Okamoto I, Imai H, Ishizu K, Yamada S, Ishikawa A, Kanahashi T. Morphology and morphometry of the human early fetal brain: A three-dimensional analysis. J Anatomy; 239 (2) 498-516, 2021, doi.org/10.1111/joa.13433

Abstract

Morphometric analyses in the early foetal phase (9-13 postconceptional week) are critical for evaluating normal brain growth. In this study, we assessed sequential morphological and morphometric changes in the foetal brain during this period using high-resolution T1-weighted magnetic resonance imaging (MRI) scans from 21 samples preserved at Kyoto University. MRI sectional views (coronal, mid-sagittal, and horizontal sections) and 3D reconstructions of the whole brain revealed sequential changes in its external morphology and internal structures. The cerebrum’s gross external view, lateral ventricle and choroid plexus, cerebral wall, basal ganglia and thalamus, and corpus callosum were assessed. The development of the cerebral cortex, white matter microstructure, and basal ganglia can be well-characterized using MRI scans. The insula became apparent and deeply impressed as brain growth progressed. A thick, densely packed cellular ventricular/subventricular zone and ganglionic eminence became apparent at high signal intensity. We detected the emergence of important landmarks which may be candidates in the subdivision processes during the early foetal period; the corpus callosum was first detected in the sample with crown-rump length (CRL) 62 mm. A primary sulcus on the medial part of the cortex (cingulate sulcus) was observed in the sample with CRL 114 mm. In the cerebellum, the hemispheres, posterolateral fissure, union of the cerebellar halves, and definition of the vermis were observed in the sample with CRL 43.5 mm, alongside the appearance of a primary fissure in the sample with CRL 56 mm and the prepyramidal fissure in the sample with CRL 75 mm. The volumetric, linear, and angle measurements revealed the comprehensive and regional development, growth, and differentiation of brain structures during the early foetal phase. The early foetal period was neither morphologically nor morphometrically uniform. The cerebral proportion (length/height) and the angle of cerebrum to the standard line at the lateral view of the cerebrum, which may reflect the growth and C-shape formation of the cerebrum, may be a candidate for subdividing the early foetal period. Future precise analyses must establish a staging system for the brain during the early foetal period. This study provides insights into brain structure, allowing for a correlation with functional maturation and facilitating the early detection of brain damage and abnormal development.

第2回医薬系研究交流サロンで発表

第2回医薬系研究交流サロンで発表しました。(2021年4月19日 (月)~21日(水)17:00~19:00,  オンライン)

Jou Ting Huang;Fixation of the colorectum to the retroperitoneum during human fetal development

掛谷真樹;The quantitative analysis of returning phase of intestine in physiological umbilical herniation 口頭発表もしました。

福井成美;ヒト胎児期初期における左心房形態形成~左心耳の形成と肺静脈が左心房に取り込まれる過程~
磯谷菜穂子;ヒト胚子期・胎児期初期における静脈管の定量的形態解析

石田かのん;ラット膝関節の発生と半月大腿靭帯の形態形成

金橋 徹;ヒト胎児期初期における横隔膜形成過程の解析

コロナ感染症もあり、on lineで開催されました。

 

修士論文発表会が行われました

修士論文発表会が行われました。(2/5(金)杉浦ホール於)

内容を詳しく

卒業研究発表が行われました

静脈管の形成過程

卒業研究発表が行われました(1/27(水)高井ホール)

発表者と基礎系教員が会場、他はZoom視聴という変則的な状況で行われました。

会場での発表になれていないと、Zoomのリハーサルより時間がかかってしまうようで、弊研究室は、全員時間オーバー(若干ですが)でした。

ヒト胚子期・胎児期初期における臍帯から心臓までの短絡路の定量的形態解析 磯谷菜穂子

ヒトの胚子期・胎児期初期における上肢・下肢の位置の定量解析 熊野陽介

胎児期初期における左心房の形態形成―左心耳の形成と肺静脈が左心房に取り込まれる過程の検討 福井成美

胚子期、胎児期における小脳テントおよび周辺硬膜組織の三次元的解析 松成千恵子

ラット膝関節の発生と半月大腿靭帯の形態形成 石田かのん(青山研)